布朗大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種用于血管內(nèi)導(dǎo)管的新型抗菌涂層，有朝一日可以幫助預(yù)防導(dǎo)管相關(guān)的血流感染，這是最常見的醫(yī)院感染類型。

“這些感染是醫(yī)院，醫(yī)療保健提供者以及最重要的患者的主要負(fù)擔(dān)，”布朗的工程助理教授，一篇描述這項(xiàng)工作的新論文的通訊作者Anita Shukla說。“我們想開發(fā)一種能夠殺死浮游[自由漂浮]細(xì)菌并防止表面細(xì)菌定植的涂層。我們收集的最初數(shù)據(jù)表明，我們有一些非常有希望的東西。”

在該論文中，研究人員表明，聚氨酯涂層可以很容易地應(yīng)用于各種醫(yī)學(xué)相關(guān)的表面并逐漸釋放一種名為金諾芬的藥物，可以在實(shí)驗(yàn)室測試中殺死耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)細(xì)菌近一個(gè)月。測試還表明涂層可以防止MRSA生物膜的形成，一旦建立，它對抗微生物處理特別有彈性。

該研究發(fā)表于“細(xì)胞與感染微生物學(xué)前沿”，是布朗工程學(xué)院Shukla實(shí)驗(yàn)室與布朗沃倫阿爾珀特醫(yī)學(xué)院傳染病科Eleftherios Mylonakis和Beth Fuchs實(shí)驗(yàn)室的合作。

“這是醫(yī)學(xué)和工程學(xué)之間的完美合作，”舒克拉談到合作伙伴關(guān)系。“他們[Mylonakis和Fuchs]帶來了他們在診所常見的問題類型。作為一個(gè)專注于開發(fā)新的藥物輸送生物材料的工程實(shí)驗(yàn)室，我們可以為他們帶來的問題研究工程解決方案。 “

在這種情況下的問題是一個(gè)突出的問題。僅在美國，每年就植入超過1.5億個(gè)血管內(nèi)導(dǎo)管，每年有250,000名患者發(fā)生植入物感染。這些感染在高達(dá)25%的病例中是致命的，即使成功治療，也可以增加數(shù)百萬美元的住院時(shí)間。

研究人員說，以前解決問題的方法取得了有限的成功。其他抗菌涂層在最多兩周后往往會(huì)失去效力，通常是因?yàn)樗鼈冞^快地釋放其藥物有效負(fù)載。其他涂料也傾向于使用傳統(tǒng)的抗生素，引起人們對長期使用抗生素耐藥性的擔(dān)憂。

對于他們的新涂層，Shukla及其同事使用了金諾芬。該藥最初由美國食品和藥物管理局開發(fā)和批準(zhǔn)用于治療關(guān)節(jié)炎，但Mylonakis，F(xiàn)uchs等人的研究表明該藥物在殺死MRSA和其他危險(xiǎn)微生物方面也非常有效。此外，它的作用方式使細(xì)菌難以產(chǎn)生天然抗性。Auranofin之前從未被納入涂層技術(shù)。

為了制作涂層，研究人員將聚氨酯和金諾芬的濃度溶解在溶液中，然后將其沉積在導(dǎo)管上。然后蒸發(fā)掉溶劑，留下可拉伸但耐用的聚合物涂層。機(jī)械測試表明，涂層可以拉伸至500%而不會(huì)斷裂。

為了測試涂層的有效性，研究人員在MRSA中將涂層導(dǎo)管放置在溶液和MRSA細(xì)菌茁壯成長的瓊脂平板上。實(shí)驗(yàn)表明，涂層能夠抑制MRSA生長長達(dá)26天，這取決于涂層中使用的金諾芬的初始濃度。研究人員還使用生物發(fā)光成像來尋找生物膜形成的跡象。這些實(shí)驗(yàn)表明涂層可以防止任何生物膜痕跡。為了進(jìn)行比較，研究人員還測試了一種裝有更傳統(tǒng)抗生素的導(dǎo)管，該導(dǎo)管對自由浮動(dòng)的MRSA非常有效，證明無法阻止生物膜的形成。

“抗菌膜的發(fā)現(xiàn)非常關(guān)鍵，”舒克拉說。“生物膜具有非常有效的逃避抗生素的方法，與浮游細(xì)菌相比，這使得它們需要的藥物濃度難以治療數(shù)千倍。這些涂層能夠首先防止生物膜形成的事實(shí)是非常重要。“

Shukla說，實(shí)驗(yàn)室毒性的初步測試表明涂層對人體血液或肝細(xì)胞沒有不良影響，但在涂層準(zhǔn)備好用于患者之前需要進(jìn)行更多的測試。兩種涂料組分均已獲FDA批準(zhǔn)用于其他用途，這一事實(shí)應(yīng)加快體內(nèi)試驗(yàn)的批準(zhǔn)程序。“我們希望我們在這里展示的初步結(jié)果將很快轉(zhuǎn)移到診所，”舒克拉說。

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